Instalacja solarna zamontowana w domu jednorodzinnym przypomina standardową instalację grzewczą - z tym że rolę kotła przejmują kolektory słoneczne, a w rurach zamiast gorącej wody płynie niezamarzający płyn. Stanowi on mieszaninę wody i glikolu, a jego zadaniem jest transport ciepła z kolektorów do zasobnika ciepłej wody. Pobieraną stąd wodę wykorzystuje się do mycia, kąpieli i sprzątania. W niektórych domach instalacja solarna służy też do podgrzewania wody w basenie, rzadziej - do wspomagania ogrzewania budynku. Ta ostatnia jest bowiem najbardziej skomplikowana, potrzebne są znaczne nakłady inwestycyjne, a korzyści nie są duże.
Elementy instalacji solarnej
Niezależnie od tego, czy instalacja solarna podgrzewa wodę na cele użytkowe, czy w basenie, zawsze składa się z podobnych elementów. Najważniejsze są oczywiście
kolektory słoneczne, które najczęściej montuje się na dachu, choć można je ustawić również w ogrodzie lub umieścić na elewacji. Absorbują one (pochłaniają) energię promieniowania słonecznego, co powoduje podniesienie temperatury czynnika solarnego. Podgrzany czynnik przetłaczany jest przez
pompę obiegową za pomocą
miedzianych lub stalowych rur (aby uniknąć strat ciepła pokrywasię je izolacją)
do zasobnika ciepłej wody.
System solarny wyposażony jest w odpowiednie zabezpieczenia. Pierwsze z nich to
membranowe naczynie wzbiorcze. Chroni ono instalację przed uszkodzeniem przy nadmiernym wzroście ciśnienia płynu solarnego wywołanego podniesieniem jego temperatury, a co za tym idzie wzrostem jego objętości. Drugie to
zawór bezpieczeństwa, który stanowi dodatkową ochronę instalacji solarnej podczas jej pracy. A za sterowanie całym układem odpowiedzialny jest
solarny regulator temperatury.
Sprawdź gdzie jest najlepsze miejsce dla kolektora
Rodzaje kolektorów
W instalacjach solarnych stosuje się dwa rodzaje kolektorów:
płaskie, w których absorberem jest płaska płyta wykonana z materiału dobrze przewodzącego ciepło - miedzi, aluminium lub stali. Pokryta jest ona powłoką pochłaniającą promieniowanie słoneczne. Do płyty przymocowane są przewody, w których płynie płyn solarny odbierający wytworzone ciepło. Od spodu i z boku płyta absorbera jest zabezpieczona warstwą izolacji cieplnej ograniczającej straty ciepła do otoczenia. Od góry natomiast przykrywa ją szyba ze szkła hartowanego. Powinna się ona cechować nie tylko odpornością na uderzenia, na przykład gradu, ale przede wszystkim wysoką przepuszczalnością dla pozyskiwanej energii słonecznej;
rurowe - zbudowane z pojedynczych próżniowych rur szklanych. W każdej z nich znajduje się absorber z zamontowaną rurką, w której nagrzewa się czynnik roboczy. Próżnia znacznie ogranicza straty ciepła do otoczenia, a dzięki takiemu rozwiązaniu absorber szybciej się nagrzewa, nawet w pochmurne dni. Kolektory te mają wyższą sprawność niż płaskie, są jednak od nich droższe.
Przygotowanie wody do mycia
W instalacji solarnej przygotowującej ciepłą wodę do mycia, kąpieli i sprzątania stosuje się zasobniki określane przecz fachowców jako biwalentne (
zobacz rysunek), czyli wyposażone w dwie wężownice grzejne (obie mają postać spirali). Dolna wężownica służy do podłączenia układu solarnego, a górna - do podłączenia dodatkowego źródła ciepła, na przykład gazowego kotła kondensacyjnego. Automatyka solarna mierzy temperaturę na wyjściu z kolektorów słonecznych i w dolnej części zasobnika. Jeżeli w kolektorach będzie ona wyższa o nastawioną wartość (przeważnie 5-8 stopni) od temperatury w zasobniku, uruchamia się pompa obiegowa i płyn solarny odbiera ciepło z kolektorów, oddając je wodzie w zasobniku przez dolną wężownicę grzewczą. Z kolei automatyka kotła mierzy temperaturę wody w górnej części zbiornika. Gdy woda zostanie w nim ogrzana przez kolektory do temperatury oczekiwanej przez użytkownika, kocioł się nie włączy. W ten sposób całą objętość wody w zasobniku biwalentnym zyskujemy dzięki działaniu promieni słonecznych. A gdy temperatura wody w górnej części zasobnika jest za niska, wtedy kocioł dogrzewa ją do temperatury wymaganej. Tak dzieje się przede wszystkim zimą, ale i latem, podczas pochmurnych lub deszczowych dni. Zwróćmy uwagę, że kocioł ogrzewa tylko około połowy pojemności zbiornika.
Dobór. Podczas projektowania instalacji solarnej dla domów jednorodzinnych przyjmuje się, że powinna ona pokryć około 50-65% zapotrzebowania rocznego na ciepłą wodę do mycia i zmywania, zaś w miesiącach letnich - prawie 100%.
Dokładne obliczenie niezbędnej powierzchni kolektorów najlepiej powierzyć projektantowi lub instalatorowi. Wymaga to bowiem przeprowadzenia specjalnych obliczeń. Dzięki temu unikniemy doboru naprzykład za dużego zasobnika czy zbyt dużej powierzchni kolektorów, co naraziłoby nas na niepotrzebne koszty..
W standardowej instalacji do szacunkowego określenia wielkości kolektorów można korzystać z ogólnych wskaźników. Zazwyczaj przyjmuje się, że na każdego mieszkańca powinno przypadać od1,2 do 1,5 m2 powierzchni kolektora płaskiego i od 0,6 do 0,8 m2 - próżniowego. Zatem dla czteroosobowej rodziny zużywającej dziennie około 240 l wody o temperaturze 60°C (to 343 l wody o temperaturze 45°C) wystarczy zamontować dwa kolektory płaskie o powierzchni 4,5 m2.
Uwaga! Zasada ta dotyczy kolektorów zamontowanych na południowej połaci dachu, nachylonej pod kątem 45°. Jeśli są one umieszczone inaczej, stosuje się współczynniki korygujące, zwiększające powierzchnię kolektorów od 5 do 20%.
Dobierając wielkość zasobnika, należy zwrócić uwagę na to, że praca kolektorów rozmija się z czasem, kiedy najbardziej potrzebujemy ciepłej wody. Podczas porannego szczytu poboru wody kolektory jeszcze nie działają, a wieczorem po naszym powrocie z pracy już nie działają. Zbiorniki biwalentne muszą więc zgromadzić odpowiedni jej zapas i stąd wynika ich duża pojemność. Dla rodziny trzyosobowej zwykle poleca się zasobniki o pojemności 250-300 l, a dla rodziny czteroosobowej - 300-400 l.
Koszt. W zależności od rodzaju zastosowanych kolektorów (rurowe są droższe niż płaskie) oraz wielkości zasobnika ciepłej wody koszt zakupu całego systemu solarnego przygotowującego wyłącznie wodę do mycia oraz zmywania dla rodziny czteroosobowej waha się od blisko 7 tys. do 15 tys. zł, z czego 30-40% stanowią koszty samych kolektorów.
Najbardziej opłacalne finansowo jest kupowanie kolektorów w całych pakietach. Poza niższą ceną mamy wtedy gwarancję, że poszczególne części zestawu są odpowiednio do siebie dobrane.
Solarne grzanie wody w basenie wewnętrznym
Instalacja solarna ogrzewająca wodę w basenie wewnętrznym użytkowanym przez cały rok często służy również do przygotowania ciepłej wody domycia oraz sprzątania (zobacz rysunek). Wynika to stąd, że ta dodatkowa opcja powoduje tylko nieznaczne zwiększenie powierzchni kolektorów słonecznych. Natomiast cały układ solarny wymaga rozbudowy o specjalny wymiennik - pełni on rolę przekaźnika ciepła wytworzonego przez kolektory do układu wody basenowej. Musi być wykonany z materiału o dużej odporności na korozję (np. stali nierdzewnej), jest bowiem na nią szczególnie narażony w wyniku kontaktu z wodą zawierającą chlor. Całym systemem steruje (podobnie jak poprzednio) regulator solarny. Mierzy on temperaturę wody w basenie, na wyjściu z kolektorów słonecznych oraz w dolnej części zasobnika biwalentnego. W układzie tym w pierwszej kolejności podgrzewana jest woda do mycia, a następnie woda w basenie. Jeżeli chcemy natomiast korzystać z basenu również zimą, podobnie jak z ciepłej wody, do jej ogrzania stosujemy na przykład gazowy kocioł kondensacyjny.
Fot. VIESSMANN
więcej zdjęć